СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ С ПРИСТЕНОЧНЫМИ p-n-ПЕРЕХОДАМИ Советский патент 1996 года по МПК H01L21/76 

Изобретение относится к области микроэлектроники, а именно к технологии изготовления интегральных схем с пристеночными p-n-переходами.

Цель изобретения увеличение процента выхода годных приборов.

Изобретение иллюстрируется фиг.1-5, на которых представлена технологическая последовательность изготовления приборов в соответствии с изобретением; на фиг.1 разрез структуры, содержащей монокристаллическую подложку 1, эпитаксиальную пленку 2, p⁺-противоканальный слой 3, изолирующий диэлектрик 4, маскирующий диэлектрик 5, ионолегированный слой p-типа 6, n⁺-скрытый слой и глубокий контакт 7 к нему, пленку нитрида кремния 8; на фиг.8 разрез структуры с вскрытыми окнами в маскирующем диэлектрике 5, где пленка поликремния 9 контакт к глубокому коллектору 10, эмиттер 11 контакт к базе 12; на фиг.3 разрез структуры, где пленка поликремния 9 защищена фоторезистором 13, легированный акцепторной примесью поликристаллический контакт к базе 14; на фиг. 4 разрез структуры, где фоторезист маскирующий поликристаллический контакт к базе 15, легированный донорной примесью поликристаллический контакт к глубокому коллектору 16, легированный донорной примесью поликристаллический эмиттер 17; на фиг.5 разрез структуры, где базовая область 18; эмиттер 19, состоящий из поликремния 9 и металла 20, контакт к базовой области 21, состоящий из поликремния 9 и металла 20, контакт к эмиттеру 22, состоящий из поликремния 9 и металла 20.

П р и м е р. В монокристаллический подложке p-типа проводимости (ρ_v=1-10 Ом^.см) локально формируют n⁺-скрытые слои (х_j=1,8-2,5 мкм, ρ_s= 35-50 Oм/□ методом эпитаксии наращивают пленку n-типа проводимости с ρ_v=1-1,5 Ом^.см толщиной 1-1,5 мкм. Эпитаксиальную пленку маскируют двуслойным диэлектриком SiO₂ и Si₃N₄ толщиной 500-600 и 1200-1600 соответственно. Методом фотолитографии травят двуслойный диэлектрик и эпитаксиальную пленку на глубину 0,6-0,7 мкм. Вытравленные канавки в эпитаксиальной пленке окисляют на 0,22-0,3 мкм под защитой нитрида кремния. Плазмохимическим плавлением травлением удаляют окисел кремния с дна канавки и формируют p⁺-стопорный слой диффузией бора с поверхностным сопротивлением ρ_s= 70-85 Oм/□
После удаления боросиликатного стекла производят заполнение канавок окислом кремния толщиной 1,2-1,7 мкм, например, при Т=1000^оС в парах воды и повышенном давлении (1,5-2 атм) в течение 2,5-5 ч. При том параметры p⁺-стопорного слоя получали следующие: ρ_s= 2-3 кOм/□ x_j=0,6-0,7 мкм. Далее со всей пластины удаляют двуслойный диэлектрик и формируют на меза-областях окисел кремния 700- 1000 .

В фоторезистивной маске вскрывают окно под p⁺-контакт к подложке и осуществляют его формирование ионным легированием бора с энергией Е=50 кэВ и дозой Д= (1-1,12)^.10¹⁵ см^-2. Вскрывают в окисле окна под глубокий коллектор и ионным легированием фосфора с энергией Е=50 кэВ и дозой Д=(1,25-1,88)х10¹⁵ см^-2 формируют последний. Далее осуществляют термический отжиг в инертной среде при Т=1000^оС в течение 30-50 мин. При этом получают следующие параметры n⁺-глубокого коллектора: ρ_s= 60-90 cм/□ x_j=1,4-1,6 мкм и p⁺-контакта к подложке: ρ_s= 50-60 cм/□ x_j=1,4-1,5 мкм. Через окисел кремния ионным легированием В⁺-дозой (1,6-2,5)х10¹⁴ см^-2 и энергией 30-50 кэВ формируют базовую область. Осаждают нитрид кремния при пониженном давлении (0,24-0,5 мм рт.ст. ) при Т=800-840^оС из паров SiH₄ и NH₃ толщиной 0,13-0,16 мкм.

В двухслойном диэлектрике вскрывают контактные окна. Осаждают пленку поликремния при пониженном давлении (0,2-0,6 мм рт.ст.) при Т=620-640^оС из паров SiH₄ толщиной 0,13-0,2 мкм.

Пленку поликремния подвергают ионному подлегированию В⁺, Е=40-60 кэВ, Д= (5-12,5)^.10¹³ см^-2. Подлегирование пленки поликремния можно осуществлять при защите фоторезистом коллекторного окна. Далее под защитой маски фоторезиста ионным легированием В⁺ Е= 40-50 кэВ и Д=(1,56-1,88)х10¹⁵ см^-2 формируют p⁺-контакт к базе через пленку поликремния и с последующим маскированием фоторезистом p⁺-контакта к базе ионным легированием As⁺cE=50 кэВ и Д=(7,5-9,4)^.10¹⁵ см^-2 формируют эмиттер и контакт к глубокому коллектору. В инертной среде производят термический отжиг ионолегированных слоев при Т= 1000^оС в течение 30-50 мин.

Получают следующие параметры слоев: 1/ контакт к глубокому коллектору: ρ_s= 10-15 Oм/□
2/ p⁺-контакт к базе: ρ_s= 70-75 Oм/□
x_j 0,45-0,5 мкм;
3/ базовая область
а) пассивная база: ρ_s= 500-550 Oм/□
x_j=0,4-0,45 мкм;
б) активная база: ρ_s= 600-650 Oм/□
x_j=0,37-0,4 мкм;
4/ эмиттер ρ_s= 50-60 Oм/□
x_j=0,18-0,25 мкм.

После термического отжига напыляют металл и осуществляют формирование разводки из поликремния и металла. При формировании базовой области в местах расположения "птичьего клюва" (из-за увеличенной толщины окисла кремния) либо отсутствует акцепторная примесь, либо ее концентрация очень мала. Профиль легирования базовой области повторяет профиль "птичьего клюва". При вскрытии контактных окон в диэлектрических слоях происходит растравливание "птичьего клюва" и оголяются участки меза-областей, непролегированных акцепторной примесью. Дополнительное подлегирование пленки поликристаллического кремния акцепторной примесью на глубину, равную ее толщине, способствует легированию оголенных участков меза-областей акцепторной примесью из пленки поликристаллического кремния при одновременном отжиге ионолегированных слоев, причем подлегирование участков меза-областей осуществляется как в горизонтальной, так и в вертикальных плоскостях. Уменьшение дозы подлегирования приводит к тому, что при отжиге слоев возникают токи утечки эмиттер-коллектор. Увеличение дозы подлегирования приводит к увеличению концентрации в активной части базы, что снижает коэффициент усиления структур. Таким образом, формирование эмиттеров после подлегирования акцепторной примесью пленок поликристаллического кремния исключает закоротки эмиттера с коллектором и предотвращает повышение утечки эмиттер-коллектор.

В таблице представлены данные, подтверждающие существенность признаков формулы изобретения, где d₁ глубина залегания донорной примеси (после ионного легирования);
d₂ глубина пассивной базы (после ионного легирования);
d глубина подлегирования акцепторной примеси.

Из таблицы видно, что при глубине подлегирования d₁ ≅ d ≅ d₂ процент выхода годных приборов по предлагаемому способу, повышается по сравнению с известным, а при d₁>d>d₂ процент выхода годных приборов снижается. При Д= (5-12,5)^.10¹³ см^-2 процент выхода повышается, а при 12х10¹³ см^-2 <Д<5^.10¹³ см^-2 процент выхода снижается по сравнению с прототипом. Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить процент выхода годных приборов при формировании пристеночных p-n-переходов.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ С ПРИСТЕНОЧНЫМИ p-n-ПЕРЕХОДАМИ, включающий формирование боковой диэлектрической изоляции, глубокого коллектора окисления меза-областей, создания активной и пассивной базовой областей, осаждение нитрида кремния, вскрытие контактных окон в диэлектрических слоях, осаждение пленки поликристаллического кремния, ионное легирование донорной примесью областей, вскрытых в диэлектрических слоях, через пленку поликристаллического кремния, одновременный отжиг всех ионолегированных слоев, металлизацию, отличающийся тем, что, с целью увеличения процента выхода годных приборов, после осаждения пленки поликристаллического кремния дополнительно проводят ее ионное подлегирование акцепторной примесью дозой (5 - 12,5) • 10^1 3 см^- 2 на глубину, не превышающую толщины пассивной базы, но не менее глубины загонки донорной примеси.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подлегирование пленки поликристаллического кремния проводят с маскированием глубокого коллекторного контакта.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ С ПРИСТЕНОЧНЫМИ p-n-ПЕРЕХОДАМИ, включающий формирование боковой диэлектрической изоляции, глубокого коллектора окисления меза-областей, создания активной и пассивной базовой областей, осаждение нитрида кремния, вскрытие контактных окон в диэлектрических слоях, осаждение пленки поликристаллического кремния, ионное легирование донорной примесью областей, вскрытых в диэлектрических слоях, через пленку поликристаллического кремния, одновременный отжиг всех ионолегированных слоев, металлизацию, отличающийся тем, что, с целью увеличения процента выхода годных приборов, после осаждения пленки поликристаллического кремния дополнительно проводят ее ионное подлегирование акцепторной примесью дозой (5 - 12,5) • 10^1 3 см^- 2 на глубину, не превышающую толщины пассивной базы, но не менее глубины загонки донорной примеси. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подлегирование пленки поликристаллического кремния проводят с маскированием глубокого коллекторного контакта.